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1、人机工程学在牙刷中的应用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望人机工程学与牙刷产品设计的相关概念人机工程学与牙刷产品设计的相关概念 1、牙刷产业分析 中国是世界上牙刷生产量最大的国家：2004年产量约为35亿支,2005年产量约为50亿支，截止2006年7月的产量约为28亿支。同时,中国也是世界上牙刷消费量最大的国家：2004年中国大陆消费量为730595900支(约7.3亿支，约合人民币15亿元),2005年中国大陆消费量为890036200支(约8.
2、9亿支，约合人民币18亿元),截止2006年7月中国大陆消费量为 565603100 支(约5.6亿支，约合人民币12亿元)。2004年中国大陆人均牙刷消费量为 0.56支（1.18元），2005年中国大陆人均牙刷消费量为0.68支（1.41 元）。换句话说，2004年中国人平均21.4个月换一支牙刷，到了2005年，中国人平均17.6个月换一支牙刷。这个趋势看来比较乐观：中国人在过去2年中牙刷更换频率增加了21%。按这样的趋势，到2011年，中国大陆牙刷消费量将达到2617753529支（约26亿支），是2005年的2.92倍；到2014年，中国大陆牙刷消费量将达到5235507059支（约
3、52亿支），是2005年的5.84倍，和2005年中国大陆牙刷产能基本一致。根据2006年7月统计结果，中国大陆牙刷平均零售价格为2.13元，2005年同期为2.07元，价格同比增长2.9%。按这样的价格增长趋势，中国大陆到2011年的牙刷消费金额约为68亿元人民币，到2014年的牙刷消费金额约为148亿元人民币。如此大的产业集群及消费情况表明，牙刷的合理设计对于行业来说显得十分重要。2、人机工程学的涵义 人机工程学是20世纪初发展起来的一门独立的学科。该学科在美国被称为“Human Engineering”或“Human Factor Engineering”；大多数西欧国家将其称为“Erg
4、onomics”；日本称其为人间工学；在我国还有人类工程学、人体工程学、人因工程学等名称。按照国际人类工效学学会(IEA)的定义，人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率，以及人的健康、安全和舒适等问题的学科 人机工程学是研究各种条件下的宜人性、生产效率和安全等综合性能的边缘性应用学科。3.1、人机工程学为产品设计提供宜人的设计参数 绝大多数的产品都必须通过人的操作才能达到其为人服务的功能的目的。因此，产品必须紧紧围绕人的操作和使用方式来进行设计。而人在操作或使用产品时都离不开
5、自身的生理条件和对产品的控制能力，超出这一范围，人们在使用这一产品时就会感到不舒服或达不到应有的使用效率。如对一些象牙刷之类的用于操作的用品或工具，在设计时就必须考虑用于使用时的操作方式和手的活动范围，尽量减轻手的疲劳程度，获得最佳的使用效果和心理感受。因此，我们在设计对与手操作有关的产品时，首先就必须了解手的基本特征和尺寸，手指的活动范围，手的触觉对人心理的感觉特征等设计参数。3.2、人机工程学设计准则 对于产品设计来说，使产品适合人的操作特征和最大程度地发挥产品的使用功效仅仅是一个方面。而另一方面，设计出的产品必须符合人们心理上对该产品的需求特征，即创造出与人的生理、心理机能相互协调的、宜
6、人的产品形态。在人机工程学的研究中，强调人机关系的相互协调和人与机在生理、心理方向的机能特征，为设计师设计它人的产品提供设计的准则。所谓宜人的产品是指在产品的使用功能力面，能最佳适合人们在使用时的生理特征，使用方便，安全可靠，能最大程度地获得使用效能；在精神功能方面，能符合人们的心理特征，舒适贴切，具有与人们在情感方面交流的功能。3.3、人机工程学提供设计理论依据 人机工程学在研究人、机、环境三个基本要素时，并不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将人和所使用的机及人与机所共处的环境作为个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人机环境”系统。在这个系统中，人、机、环境三个要素之间的相互作用、
7、相互的依存关系决定着系统的总体性能。在人机工程学的人机环境系统设计中，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重研究和分析人机环境三个要素对系统总体性能的影响，应具备的各自功能及其相互之间的关系。如在系统中，人与机的功能如何分配；人和机所构成的人机关系如何影响环境；环境对人，对人机关系的反作用如何；等等。经过不断修正和完善三要素之间的结构和组成模式，最终确保系统最优组合方案的实现。4、牙刷设计的人机工程学分析 随着人们生活水平的提高，人们对自己的身心健康日益重视。“病从口入”这句话早已成为人们的口头禅，人们都知道对自己所吃的东西把好关。但是，人们却忽视了“病从口入”的另一个方面，那就是口腔卫生的问
8、题。我们知道，口腔是人消化系统中的第一道关，牙科疾病将直接影响到人的消化。有关牙科专家指出，牙科疾病还会引起心、脑、脊柱等身体其他部位的一些疾病。据统计，我国超过70的人有这样或那样的牙科疾病。可见，维护口腔卫生是非常重要的。刷牙是我们日常保持口腔清洁、健康的重要方法之一。它能消除口腔内软白污物、食物碎片和部分牙面菌斑，而且有按摩牙龈作用，从而减少口腔环境中致病因素，增强组织的抗病能力。刷牙对于预防各种口腔疾病，特别是对于预防和治疗牙周病和龋病等具有重要的作用。牙齿是人类赖以生存的重要器官，它是构成咀嚼器官的主要部分，也与语言、容貌和健康有密切关系。要想拥有一口健康漂亮的牙齿，除了养成良好的刷
9、牙习惯和正确的刷牙方式外，备有一把设计合理的牙刷也是至关重要的。尤其是在牙刷的人机工程学上要考虑得尽量周到。于是，本文对目前市场上的牙刷进行了调查分析，把重点放在人机工程学上，对牙刷进行改进设计。刷牙是保持口腔清洁的重要措施，它的作用是出去牙齿上的残存的食物，又不损伤牙龈组织。每一种牙刷都是针对某一使用者群体（如儿童）而设计的，它不可能适用于所有的使用者，所以，选择一把适合自己口腔情况的牙刷就显得非常重要了。（1）牙刷的刷头要适合个人口腔的大小，不宜过大，刷毛不能过硬、过密、过长。（2）少年儿童、老年人或牙周病患者，应选用较软的牙刷。（3）吸烟、爱饮浓茶者，色素容易沉积于牙面，应选用中等硬度牙
10、刷。（4）戴有固定正牙器或口腔内有固定修复体者，要在口腔科医生指导下选用特制的异形牙刷，如“V”形牙刷（刷毛毛束排列呈V形）。V型牙刷：5、牙刷的日常保护选择好一把适合自己口腔情况的牙刷后，还要懂得保护牙刷的方法。（1）牙刷使用后要注意清洁，尽量甩掉刷毛上的水分，然后将刷头向上放于漱口杯中，置于干燥通风处。不宜放于密闭的牙刷盒中。（2）尼龙丝牙刷毛可以制成不同的软硬度，弹性好，对牙齿的清洁作用及牙龈按摩作用均佳。经久耐用，而且干得快，因而多被采用。但尼龙丝受高温易变形，所以不能用高温水洗，更不能用煮沸的方法消毒。（3）发现刷毛卷曲时应及时更换。6、现有牙刷分析 1、牙刷分类，如图所示：电动牙刷
11、电动牙刷是以电能为动力使刷头运动的一类牙刷。电动牙刷按刷头运动方式可分成三类：传统的横向移动式牙刷(可同时伴有纵向移动)，新颖的旋转式牙刷(可有顺时针和逆时针旋转两种)，近年出现的高频超声振动电动牙刷。旋转式电动牙刷：主要由防护罩、牙刷头、永磁式直流檄电机、手柄盒等组成。牙刷头的刷毛束沿周围单排交错分布，刷毛束之间保持25倍刷毛束直径的间隙。牙刷头是可装卸的。在使用过程中牙刷头旋转刷毛只有部分圆周面与牙齿接触，这种牙刷对清洁齿面效果明显，但对牙齿邻面的清洁效果不佳。超声波电动牙刷：超声波是指超出人耳可听频率段(2020000Hz)的声波。目前已在半导体清洗、眼镜清洗等方面得到了广泛应用。超声波
12、牙刷采用最容易渗透人体的1600000 HZ声波，可有效清除各种细小污垢。但超声波的振动声会使人产生不适。手动牙刷 手动牙刷即无任何特殊装置的普通牙刷。握柄的角度是手动牙刷设计研究中的重点。手动牙刷的刷毛排列：近年来的一些文献显示刷毛的排列及刷头与手动牙刷的刷毛排列有以下几种：十字交叉式、高低交错式、锯齿状、垂直平齐式及专用于正畸病人的凹槽式。有研究认为，刷毛呈十字交叉排列的牙刷与垂直排列的牙刷比较，前者对邻面间隙和龈沟的清洁效果好，且对牙龈损害小。手动牙刷的刷柄与刷头所呈的角度：最常见的牙刷为直柄牙刷，此外，还有带有前倾角、后倾角的牙刷。电子牙刷 电子牙刷是刷头能够提供电子来破坏菌斑，从而达
13、到保护牙齿的一类牙刷。电子牙刷所产生的电子与菌斑内的H结合，使H浓度下降，PH值上升，从而降低菌斑的产酸力。磁疗牙刷 磁疗牙刷是通过牙刷产生的磁场影响菌斑内乳铁质和转移铁，从而破坏菌斑，同时还能促进牙周血液循环的一类牙刷。磁疗牙刷对牙龈炎的改善作用较手动牙刷好。综上所述，目前的研究结果倾向于认为电动牙刷去菌能力优于手动牙刷，旋转式电动牙刷较侧向移动式清洁效果显著；超声电动牙刷除机械去菌斑作用外，声微流现象是其去菌斑的另一重要机制 2、刷毛、刷头与刷柄（1）刷毛的材料 天然猪鬃：天然毛鬃牙刷比较柔软，其清洁效果及吸附牙膏较好，不伯热水烫，但干得很慢，不如尼龙丝刷毛美观，使用时间也较短。一般牙龈易
14、出血的人宜选用刷毛较软的牙刷。尼龙丝：因为尼龙丝毛牙刷对牙齿的清洁作用及按摩作用均佳，弹性好且耐磨，所以尼龙牙刷的应用更加广泛。尼龙纳米粘土复合材料 尼龙纳米粘土复合材料是在尼龙里面添加了一种特殊的纳米粘土复合材料，使得尼龙的强度、韧度等物理性能大大提高。主要产品包括尼龙6、尼龙66等四大系列产品，有直径0.18mm0.3mm各种规格。抗菌牙刷丝等新产品已进入小批量生产。“高露洁”、“两面针”、“芳草”等著名品牌牙刷的牙刷丝就采用此种材料。PBT纤维 PBT纤维是聚对苯二甲酸丁二酯纤维的简称。PBT纤维具有一下一些特点。a它具有很好的抗倒毛性，以及良好的耐久性、尺寸稳定性和较好的弹性，且弹性不
15、受湿度的影响。b具有良好的染色性能，色牢度优良。c具有优良的耐化学药品性、耐光性和耐热性。聚丙烯刷丝(PP)采用纺丝级聚丙烯切片纺制，质轻、硬度高、弹性好，耐较高温度且无毒副作用，色泽艳丽经久不退，适宜做工业刷和民用生活用刷。规格为：直径0.20一0.30mm。尼龙1010 尼龙1010是中国独有的有机化工原料，无毒无臭，透明洁白。用尼龙1010切片纺丝成形的牙刷丝透明光亮，无色差，丝条均匀，弹性好，耐折挠，不易倒毛，质地刚柔相济。规格有：直径0.2mm，直径0.25mm和直径0.30mm三种。（2）刷毛质地 从刷毛的质地上来说有硬毛牙刷与软毛牙刷，还有中硬混合牙刷。硬毛牙刷对牙齿的清洁效果较
16、好，但对牙齿的磨损作用和牙齿的损伤也较大；软毛牙刷能进入牙龈边缘以下及邻面间隙去除菌班，但对较厚的菌斑则不能完全去除。中硬混合牙刷，硬毛可有效清洁，中性毛可按摩牙龈。（3）刷柄材质、形状刷柄材质、形状见下表：刷柄材质 塑料、橡胶 刷柄侧面形状 内弯 直线 外弯（4）刷毛排列 目前市场上出现的牙刷，有四排毛、三排毛和二排毛三种。刷毛最多的50束，最少的14束。一般牙齿健康的成年人，以选用四排毛的牙刷为宜。这种牙刷刷毛弹性好，洁齿力强，刷牙时省力。儿童最好选用两排毛NJL童牙刷。其牙刷丝较软，能较好地保护儿童乳牙发育。有牙病的人或老年人应选择三排毛牙刷o这种牙刷刷头小，刷毛较软，使用时不伤牙龈，轻
17、巧灵活。牙刷刷毛的排列也各不相同，有直线形、锯齿形、波浪形和v形。这些排列形式都能较好地消除牙齿缝隙间的食物残渣。牙齿比较整齐的可选用直线形牙刷；牙齿不太整齐的人最好选用v形牙刷。刷毛排列见下表所示。直线形 REACH,Oral-B经典型，流线型黑人灵活锥形、Oral-B接触型 锯齿形 三笑No.D2001，No.D2016，Oral-B先导型，Colgate先驱型、全效型、旋风型、多功能波浪形，两面针No.L1，甜甜笑No.T9009，黑妹 波浪形 三笑No.D2002，No.998，Crest防蛀伴侣，Colgate适齿波浪形、超感型，梦仕No.MS-8010 V形 梦仕No.MS-800
18、4，甜甜笑No.T9005，黑人“晶莹按摩”（5）刷头形状刷头形状见下表：方形 三笑No.D2005 圆拱形 REACH，黑人“晶莹按摩”椭圆形 三笑No.2016,OraiB，Colgate，两面针，黑妹，Crest 三角形 三笑No.D2002，佳洁士;钻石形 三笑No.998，三笑No.D2001，Colgate旋风型 3、尺寸统计现有牙刷尺寸统计见下表：全长 188.3mm 10.8mm 握柄长 109.2mm 8.9mm 前柄长 79.1mm 10.3mm 刷头长 30.7mm 5.06mm 刷毛长 11mm 1.2mm 4、颜色分析 在牙刷设计中，刷毛多采用代表清洁的白色、白色与蓝
19、色相间、白色与绿色相间等颜色。而刷柄的色彩则有多种选择。不同的色相，如红、橙、黄、绿、蓝、紫、白、灰、黑等都有不同的色彩联想，所以并不是每一种色相都适合牙刷的设计，如黑色牙刷就非常少见。而且，不同的色调所引起的联想也不问。不同的配色产生的效果也不同。下面就与牙刷设计关系较为密切的色彩分析如下。1)色相引起的抽象联想 红色：活跃、紧张、欢心、兴奋等。橙色：高兴、活跃、精神、热闹等。黄色：愉快、开心、明朗、精神等。绿色：年轻、新鲜、希望、平静等。蓝色：沉着、凉快、深远、诚实等。紫色：高贵、神秘、女性化、哀伤等。白色：清洁、纯洁、开明、和平等。灰色：沉着、抑郁、暗淡、冷漠等。黑色：阴沉、严厉、中立、
20、沉重等。2)色调引起的联想 强调：简洁、柔弱、愉快、凉爽、清澈、明媚等，适合用于牙刷设计。深调：充实、老练、传统、生动、高尚、趣味等，可选择性地用于牙刷设计。亮调：年轻、新鲜、开朗、健康、清澈、新潮等，可选择性地用于牙刷设计。暗调：朴实、充实、稳重、沉着、强硬、男性化等，可选择性地用于牙刷设计。3)不同的配色效果 红、白、黑相配，有一种永恒的美感。如红色刷柄配白色的宁、白色的刷头。高明度的绿色与纯绿色相配，显得清澈、凉爽。低纯度的寒色与中性色相配，产生静感。白色与纯红的配色，有朝气蓬勃感。白色与绿色或蓝色的配色有清爽、健康的感觉。牙刷操作分析牙刷操作分析 1、人手腕部的受力特征 腕部的形态分为
21、挠侧偏、尺侧偏、背侧屈、掌侧屈和正中五种形态，正中为自然形态。其余四种状态均为非自然形态。正中位置是手的自然位置。在此位置，手的腕部受力状态最佳，因此，在进行牙刷设计时，应尽可能使手处于正中状态操纵牙刷。2、刷牙方式分析 人手具有极大的灵活性。单就抓握动作而言，也有多种方式。其中主要的三种形式是前倾式、后倾式和无角度式。根据人手腕部的受力特征，刷洗牙齿内侧，尤其是刷内侧后半部时，刷柄前倾时，人手腕部接近自然位置，手腕感觉最舒适。刷柄后顿时，手腕处于尺(挠)侧偏状态，感觉最不舒适。刷洗外侧牙面时，牙刷沿着牙床垂直的方向上下移动。刷柄后倾时，人手腕部接近自然位置，手腕感觉员舒适。刷柄前倾时，手腕处
22、于尺(挠)侧偏状态，手腕感觉最不舒适。刷洗上下咬合面时，直柄牙刷手腕感觉最舒适。刷洗前表面时，牙刷颈部后倾时，手腕感觉最舒适。考虑到牙齿内表面，尤其是内表面后半部最难清洁，故应按该位置考虑刷头与刷柄的夹角。在此位置，采用颈部前倾式牙刷剧柄，手的腕部受力状态较合理。颈部前倾式牙刷刷柄虽然解决了前牙内面、牙齿内表面后半部的清洁问题，但是，由于沿齿缝方向清洁内、外表面齿间邻面时，刷柄的施力和刷头的阻力之间存在旋转力矩，致使手难于稳定地持握牙刷。特别是在狭小的牙床高度空间内，频繁、枯燥的上下移动动作极易造成腕部、小臂、大臂和精神疲劳。在刷洗外侧牙面、上咬合面以及前表面时，手的腕部还无法保持顺直状态，使
23、得腕部受力更加恶化。如能将刷头设计成沿齿缝方向的电动旋转式，就可以克服手动牙刷的这一致命弱点。靠刷头的旋转来完成牙刷沿齿缝方向的相对运动，达到清洁齿间邻面的效果。这样，就可以避免在狭小的牙床高度空间内频繁的上下移动所造成的疲劳；同时，也可以大大提高洁齿的效率 牙刷功能分析牙刷功能分析 1、刷柄结构 典型的刷柄结构一般握柄主体细长美观，有塑胶垫防滑装置，不易滑脱。但该部位易积污垢，难于清洗。采用传统的直柄设计，握柄颈部细长，可以灵活地在口腔内移动。矩形截面可以防止刷齿缝时握柄的转动。但塑胶垫防滑装置易积污垢，难于清洗。握柄形状较美观，形似一柄羽毛，宽大的尾部有利于持握。但拇指和食指的持握处的形态
24、语义不明确，持握时会感觉不适。握柄主体呈方形，颈部采用皱褶形减振装置，以吸收过大的力度，刷柄两侧均设有防滑 颗粒，以免滑动。桥形减振装置，吸收过大的用力。有防滑装置。握柄主体采用不对称圆弧形设计，防止旋转。采用近于长方形的握柄设计，内侧拇指按压处有防滑设计，不易滑动和转动。颈部的拱形设计，不利于在口腔内活动。圆形截面，持握手感较舒适，但无防滑设计，无法防止刷柄旋转、轴向滑动 握柄主体弧形变化过大，持握位置不明确。圆形截面的环状防滑涉及无法防止刷柄旋转。2、刷毛排列 具有代表性的刷毛排列方式包括：（1）典型的传统植毛方式：对牙齿表面清洁能力强，对牙缝清洁能力强；（2）锯齿形植毛方式：对牙齿咬合面
25、清洁能力强，突出部分刷毛兼顾牙缝及牙面的清洁，长的软毛有利于牙龈按摩；（3）波浪形植毛方式：其形状类似外齿面形状，凹陷部分刷毛清洁牙面，凸起部分刷毛清洁牙缝；（4）V形植毛方式：便于清洁齿缝，不利于清洁牙齿表面。3、刷头形状 典型的刷头形状包括：（1）方形刷头刷毛多，与牙齿接触面大，可缩短刷牙时间。但刷头体积大，在口腔中活动不灵活，较难达到口腔深部的难清洁部委。方形棱角易碰伤口腔；（2）圆拱形刷头刷毛较多，与牙齿接触面大。前端圆拱形不易碰伤口腔壁及牙床；（3）椭圆形刷头较易达到口腔深部的难清洁部位，且不易碰伤口腔壁及牙床；（4）三角形刷头刷毛小巧，活动灵活，更易深入口腔深部的难清洁部位。但刷毛
26、较少，与牙齿接触面小，会增加刷牙时间，而且前端较尖，若不慎会碰伤口腔；（5）钻石形刷头综合了前两种刷头的优点。牙刷尺寸计测牙刷尺寸计测 1、计测对象选择 计测群体的选择与牙刷的使用群体应相同。例如，可以选择1555岁的男女作为使用群体和计测群体。2、计测项目选择 手部：主要包括拇指指幅、把握长度、把握直径、最大展曲角、最小展曲角、张弯最大角、张弯最小角、牙床弯度和牙床高度。齿部：主要包括牙床弯度和牙床高度。3、统计计测值 名称 平均值 标准差 拇指指幅 19.77mm 1.47mm 把握长度 121.9mm 3.5mm 把握直径 13mm 1.2mm 展屈最大角 183.18 3.38 展屈最
27、小角 130.96 2.814 最大张弯角 249.34 3.708 最小张弯角 114 2.43 牙床弯度 22.6 1.071 牙床高度 15mm 2.6mm 牙刷设计的改进设想牙刷设计的改进设想 根据前面对牙刷的现状分析，目前新设计应该考虑电动式牙刷。考虑到刷牙时沿齿面上下移动清洁齿缝为主要操作动作，频繁的上下移动动作极易造成腕部、小臂、大臂和精神疲劳，使得很多人在刷牙时不得不采用不正确的水平横刷方式。同时，受牙床高度的限制，较短的上下移动距离也增加了动作的难度。因此，本设计采用电动圆柱形刷头，沿柱面周边植毛。圆柱形刷头可以正、反向旋转，这样就可以方便地完成清洁上下齿齿面、齿缝和牙龈沟，
28、免去了频繁、枯燥、极易疲劳的上下移动动作。为了保证手腕处于自然的顺直状态，避免刷牙内侧时腕部受静态肌力，刷柄采用内弯式。据统计，牙床弯度在2025之间，新设计应采用的内弯角度最好为12左右。因为过大的弯角，会使刷头和刷面之间产生较大的力矩，造成刷牙动作不稳定。另外应在刷头一侧设计一个防护盖，以防止刷牙时刷毛划伤舌、腭、唇、颊。一、牙刷刷头 1、刷头形状：采用圆柱刷头、柱面周边植毛方式。刷头部分应小巧，以便在口腔内活动灵活。2、刷头直径、长度：根据现有牙刷统计，刷头直径应在1012mm之间，刷头长度取30mm。3、刷毛长度：为避免刷毛很快产生倒毛现象，刷毛长度应在45mm之间。4、刷毛材质：从耐
29、磨性、抗菌性、弹性、美观等方面考虑，采用尼龙纳米粘土复合材料制作。5、刷毛圆颈：根据有关除垢度的研究报告，直径为0.200.25mm的刷毛除垢度最好。6、刷毛排列方式：刷毛采用长短两层结构，长的用软性毛，短的用中硬度毛。长的软性毛用于清洁齿间邻面和牙龈按摩，短的中硬度毛用于清洁齿面。7、刷毛形状：刷毛前端部磨成球状，以保护牙龈。二、牙刷刷柄 新设计应采用持握舒适的鱼腹型手柄设计，拇指按压处为开关。目前的刷柄直径过于窄小，从计测值来看，刷柄直径大约在13M。持握的稳定性和舒适性都较差，需增加防滑、止推结构才能保证持握的稳定。新设计应将刷柄最大截面直径的结构尺寸增加到30M，使其充分与手掌接触，将
30、集中在手指部分的持握力分散到整个手掌，以此达到持握舒适和稳定的目的。避免因刷柄过于窄小而增加的防滑、止推结构，使得牙刷握柄整体造型简洁、流杨，持握舒适、稳定。牙刷的设计实例分析牙刷的设计实例分析 在1986年国际口腔卫生研讨会得出结论：无论采用什么刷牙方法，电动牙刷比一般牙刷能更有效清除菌斑。许多比较手动和电动牙刷的研究表明：(1)电动牙刷有轻微优势，因此可能达到某些长而宽的手动牙刷所不能达到的邻间隙；(2)电动牙刷产生较少的牙体和牙龈的损害，主要是因为较轻的刷牙力量或者减少刷牙了的运动。从那时开始，新一代的电动牙刷在许多方面发生了改变。近年来出现了更多的电动牙刷和手动牙刷比较的研究，在12到
31、18个月的实验中，结果很显著。在这些研究中，新式电动牙刷和旧式牙刷不一样，不会折断，长期应用电动牙刷比手动牙刷在去除菌斑方面更有效。新一代电动或超声波牙刷的最新试验改变了旧牙刷的研究结果。在短期研究中，一些新型电动牙刷在统计和临床方面都显示对口腔健康有显著的改善，这些数据是可信的，但更需要长期研究的数据。老式电动牙刷是有效的，由于在手柄上电能贮存比较低，并且当遇到较大阻力时会停止转动，因此通常没有对牙龈的损害。这些牙刷，相对短时间的作用，在最初使用中，使用的效果是满意的。在严格设计的研究中，新式电动牙刷的菌斑清除率显著高于手动牙刷，由于电动牙刷价格高，并且在使用中有噪音，并非所有的电动牙刷需长
32、期使用。一些研究表明新型电动牙刷对牙龈磨耗极低，但长期结果有待于进一步调查。使用电动牙刷的专业指导对于使用效果有巨大改善，例如：对邻面牙菌斑的清除更稳定和有效。专业人士的首选仍是手动牙刷，但是对于大众，新一代的电动牙刷显示出优越性，细菌附着与牙菌斑的残留明显减少，还能辅助牙周病的治疗。没有使用电动牙刷对钛种植体表面损害的报告，电动牙刷比手动牙刷有更强的去除邻面菌斑的功能，主要是比较小的刷头结构和运动的结果，这个事实和结果增加了刷头达到所有的牙面和减少刷牙时间的需求，在普通大众的使用者可以显著地改善口腔卫生。如何利用新的理论和技术改进手动牙刷，使之能更加有效的维护口腔的健康，是我们这次设计的目的
33、。牙刷设计首先要求牙刷头宽窄合适，以适应扭转，分区洗刷的实际需要，牙刷柄扁平而直，使之具有足够的刷去污物和按摩牙龈的力量，每组牙刷毛的长度相等，以适应三面洗刷的需要，各组毛的间隔距离适当，易于保持牙刷本身的清洁，每组无成柱状，防止刺伤或擦伤牙龈。从牙刷毛的材料上看，有天然猪鬃和尼成龙丝毛两种。天然毛鬃牙刷其清洁效果及吸附牙膏较好，但干得很慢，尼龙丝毛牙刷则对牙齿的清洁作用及按摩作用均佳，弹性好且耐磨。所以尼龙牙刷的应用更加广泛。从刷毛的质地上来说，有硬毛牙刷与软毛牙刷。硬毛牙刷对牙齿的清洁效果较好，但对牙齿的磨损作用和牙齿的损伤也较大；软毛牙刷能进入龈缘以下及邻面间隙去菌斑，但对较厚的菌斑则不
34、能完全去除。1、充分了解人们对牙刷的使用是我们设计的起点 一般来说，目前市场上销售的国产牙刷，使用 l-3个月，牙刷毛就弯曲了。而弯曲的牙刷毛不仅不能刷净牙缝中的食物残渣，还会擦伤牙龈。所以，发现牙刷毛弯曲时，应该立刻换一把新牙刷。另外使用时间过长的牙刷头内易存留细菌。所以一般建议最少每三个月更换一次牙刷。一般而言，我们可以根据刷牙的方法对牙刷的设计方法分为以下几种：短横刷法 这种方法对牙周疾病的预防有较好效果（注意：这种刷牙方法因操作要求较高，切忌大幅度水平拉锯式横刷，拉锯式横刷可能造成牙齿表面的楔状缺损，这是一种常见的由于刷牙方法不当造成的牙体缺损。）竖转动法 刷牙齿的内、外面时，刷毛和牙
35、长轴平行，刷毛指向牙龈，加压、顺着牙缝方向转动（动画4），刷上牙时从上往下刷，刷下牙时从下往上刷。通过牙-牙龈交界处要有力些，在同一部位重复5-6次。刷咬合面和牙列中最末端牙的末端轴面（靠近咽喉的那面）时要点与Bass法相同。这种方法对龋齿的预防效果较好。改良Bass法：即以上两种方法结合使用，是目前认为比较有效的刷牙方法。当然，无论哪种刷牙方法，都应强调面面俱到，即全面彻底的清洁牙齿。另外，每天刷牙至少两次，有条件的每次饭后都应刷牙。口腔医师建议：在能够正确掌握要领的情况下，尽量采用改良Bass法，否则以竖刷法为好。在牙刷的设计过程中还应当注意以下几个问题：牙刷刷头要便于清洗，容易干燥而杀菌
36、；牙刷刷头的设计要注重刷毛的弹性和柔韧性；要分年龄层次最牙刷进行设计；牙刷设计尽量对颜色以及形体多元化，以便于辨认，这样会起到更好的效果。Visible Signals 视觉信息 Comfortable 方便舒适 Distinctive 与众不同 Functional Differentiation 功能特征 Scrubbing 易于清洗 Interdental Cleaning 清理齿间 Gentle to Gums 不伤牙龈 Hygienic,Antibacterial 卫生，抗菌 Durable 经久耐用 Whitening Assist 增白 Tongue Cleaning 舌苔清洁2
37、、设计目标现在通常的牙刷有四个部分：刷头、刷颈、刷毛和刷柄。刷头应稍短、稍窄、以便伸入整个口腔，刷净难刷的部位。刷头最好成圆弧状，以免刮伤牙肉。刷颈要有适当的弯度，以配合 牙齿床的弧度而深达后臼齿区。刷毛要软硬适当，顶端经过特殊处理，免得损伤牙龈及牙釉质。刷毛部分的外侧应稍长且柔软，以利牙龈的按摩。刷柄以好握为度。一般的牙刷，应用过3个月左右更新一次，刷毛已向两侧倾倒的牙刷，不可再用，它不仅无法清除牙垢，而且易伤牙龈。3、牙刷结构组成及工艺国内外形态各样的牙刷带给我们美的享受 了解你的消费群体，首先针对将要设计发展的产品作全盘性的了解，透过信息收集与市场调查的方法，去探询市场上同类产品的竞争态
38、势，销售状况及消费者使用的情形(包括的操作的习惯，使用后的抱怨点与对新功能潜在的需求)还有市面上的流行事物。在分析评估后得加上公司发展策略的考量，以企划出新产品的整体“概念”！从以上的实例看出不管是在前期资料收集和试验阶段还是在后期的生产制作阶段，系统性的分析产品，以求达到工艺，功能，技术，美观的统一。这是提供给消费者良好的口腔护理产品的基础。结论与展望 1938年牙医罗拔赫逊博士制造了世界上第一支尼龙牙刷；1949年罗拔赫逊博士在美国创立了欧乐B公司；1984年 吉列公司收购欧乐B公司；1993年 上海欧乐B有限公司成立；现在，欧乐B有限公司拥有三十多种设计专利，业务分布一百多个国家，是口腔
39、护理用品的倡导者。中国有70以上的国民由于患有牙龈组织疾病，而倍受折磨，由此引发的全身疾病也大有人在，人们天天刷牙，为何还不能有效预防牙病呢？是不是走入误区了？因为人们用现有牙刷刷牙，易损伤牙釉牙龈，造成牙龈出血，导致血液感染，易患心血管等疾病，既不能彻底清除牙缝残渣，易产生异味，也不能有效按摩牙龈，起不到很好的口腔保健作用，导致龋齿、牙渍、牙垢和口腔炎的发生，滋生有害菌进入肠胃或毛细血管伤害身体。（即使一些电动牙刷也是延续老式的刷牙模式）也不能保证牙齿相伴到老。在无换代产品上市之前，消费者只能被动的接受现有牙刷，所以，对一种良好品质高科技含量的牙刷的设计和制造在口腔护理方面具有重要意义。近几
40、年来，牙刷的各项技术飞跃发展，牙刷设计思想也从装饰性向实用性和临床效果转化。世界牙刷市场的发展潮流己经从多少年来“一种牙刷，谁都合适”这样的观念发展为高度的市场细分化。这种细分化甚至超出了牙刷的基本清洁功能。市场不仅要求牙刷有其基本的清洁功能，而且还要求有临床的功能，甚至希望刷牙不仅是一种习惯，而且成为一种生活需求和美好的享受，从而使刷牙真正成为人们日常不可缺少的一种需要。人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段,综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题的研究的学科。本文从牙刷设计的多个方面结合人机工程学做了详细分析，特别
41、是在对牙刷设计的现状进行资料收集分析后，得出了符合人机工程学原理的牙刷设计的新构想，对牙刷设计与人机工程学的结合创新是本文的最大贡献。当然，对牙刷刷毛的材质，刷毛尖端形状的设计，刷柄的设计等，还在不断发展，并将逐渐地与人格化、个体化相结合。市场将更加丰富多彩，竞争亦更加激烈。参考文献1丁玉兰.人机工程学(第三版)M.北京:北京理工大学出版社，20052周美玉.工业设计应用人类工效学M.中国轻工业出版社，20013刘春荣.人机工程学应用M.上海:上海人民美术出版社，20044 闫卫.工业产品造型设计程序与实例M.北京:机械工业出版社，20035郭青山，汪元辉.人机工程设计M.天津大学出版社，19
42、946徐孟，孙守迁.计算机辅助人机工程研究进展J.计算机辅助设计与图形学学报，20047杨光，黄毓瑜.计算机辅助人机工程设计系统的研究J.工程图学学报8罗仕鉴，孙守迁，唐明晰等.计算机辅助人机工程设计研究J.浙江大学学报(工学版)9王建勋.计算机辅助人机工程设计理论及其应用研究D.西北工业大学硕士学位论文，200010唐利芹，钱志峰，伍铁军.面向工业设计的人体模型参数化研究J.计算机辅助设计与图形学学报，2004现状分析现状分析 每颗牙有五个面、即颊、舌、咬合及两个邻面。设计的牙刷应保证这五个面都能刷到。刷牙的方法、刷牙时间的长短、压力大小均是影响清洁效果的重要因素。近年来，学者们在这一领域作
43、了很多研究。1、刷牙方法 刷牙方法有横刷法、贝斯法、旋转法等。横刷法因为被认为是造成契状缺损的重要因素之一，已渐遭淘汰。贝斯法使用最为广泛，清除牙颈部及齿龈沟内菌斑的效果好，且对牙龈有良好的刺激。贝斯刷牙法：首先在刷牙齿的内（舌腭）、外（唇颊）两面时，将刷毛与牙齿长轴成45度角轻压，刷毛尖端进入牙与牙龈交界的牙龈沟内，水平颤动6-8次，颤动距离约1-2毫米；在刷上下前牙内面时，可将牙刷竖起，用刷头尖端的刷毛作水平或垂直颤动6-8次；然后，在刷牙齿的咬合面时，要加一定的压力，使牙刷毛尖端能进入咬合面的窝沟间隙中，沿牙弓的方向水平运动，第三，应注意不要遗漏牙列中最末端牙的末端轴面（靠近咽喉的那面）
44、，牙刷头尽量向里放，旋转刷头即可刷到。旋转式刷牙法：首先，从牙龈往牙冠方向旋转刷。刷前牙唇面、后牙颊面和后牙舌腭面时，牙刷毛束的尖端朝向牙龈，即上牙朝上，下牙朝下。牙刷毛与牙面呈45度角。第二步，将牙刷朝冠向作小环形旋转运动。第三步，顺牙缝刷洗，即可将各个牙面刷干净。刷前牙舌腭面时，牙刷毛束尖直接放在牙齿的舌腭面，上牙向下拉，下牙向上提，刷后牙咬合面时将刷毛放在咬面上，前后来回刷。改良贝斯法：以上两种方法结合使用，是目前认为比较有效的刷牙方法。2、刷牙时间和次数 国内外有关资料表明，科学刷牙的最佳次数和时间是每天刷牙三次，每次都在饭后3分钟后刷，同时每次刷牙3分钟。这是因为饭后3分钟正是口腔齿缝中细菌开始活动并对牙齿产生危害的时刻。正确的刷牙时间和次数对口腔的健康起着至关重要的作用。3、刷牙压力及压强 刷牙的压力指刷头对牙面的正压力。刷牙压强指牙刷与牙面接触后，刷毛单位面积上所具有的力。刷牙压力大小因人和牙刷而异，儿童用力一般小于成人，电动牙刷所施之力小于手动牙刷。使用多大压力较为适当呢？Hasegawa等提出最适力的概念，他们认为最适力指清洁效果最佳，牙龈无疼痛感亦不出血时的刷牙压力。实验结果显示4-5岁儿童刷牙时，最适力为3N，成人最适力为3-4N。播放结束播放结束 -周超周超